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低压断路器是配电系统中重要的电气元件,在配电和保护线路中起着日益重要的作用,要求它具备很大的短路电流分断能力,实现选择性保护和供电安全,同时还能实现联网通信、集中监控等智能化功能。智能控制器作为断路器中的中枢控制部件,对断路器的智能化发展起着关键性作用,传统断路器的功能已不能满足供配电系统自动化的需要。本文针对这一现状以及智能型断路器对实时性和稳定性的要求,研制开发了一种基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II的可通信智能型控制器。
本文论述了系统实现的关键技术,包括控制器的各种保护技术、CAN现场总线技术、软件实现的测量算法和保护算法。根据新一代智能控制器的功能要求,设计了系统的整体方案,并阐述了系统的组成原理及各硬件功能模块的结构与实现方法。该控制器的硬件采用内置多种外设接口的32位ARM处理器LPC2119为核心处理器,提高了系统的集成度、增强了整体抗干扰性,使系统的可靠性得到提高。在系统软件设计上引入了实时多任务操作系统μC/OS-II,让它来管理用户的应用程序,有效地提高了系统的资源利用率,克服了传统的顺序结构程序设计,存在微处理器利用率不高、程序设计复杂、软件修改、升级困难等缺点。通过引入实时操作系统μC/OS-II,使软件的编制模块化,便于维护和升级,既保证了软件的可靠性和有效性,又满足了系统对强实时性的要求。最后,对智能控制器样机进行了现场试验,给出了实验结果并对控制器系统的误差进行了分析。
经样机现场试验,结果表明本文研制的低压断路器智能控制器不仅实现了测量和保护功能,而且还具有现场总线通信功能与远程监控等功能。实时性、可靠性、抗干扰性等技术性能指标符合标准要求,系统运行稳定,达到了预期的设计目标。